高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第三章 热力学定律3 能量守恒定律完整版ppt课件

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高中物理新教材特点分析
（一）趣味性强，激发学生学习兴趣 在新时代教育制度的改革深化下，学生对于物理课程内容的学习兴趣可以带动学生不断地进行探究。物理课程教学引入趣味性较高的新教材内容，充实物理课堂，引入信息技术，利用多媒体等新时代信息化的教学手段，利用更加直观、动态化的、可观察的教学手段，向学生们展示物理教学课程当中那些抽象的知识点，不断地吸引学生们的好奇心与兴趣力，让学生在物理课堂上能够充分感受到物理的魅力所在。（二）实践性高，高效落实理论学习 在现代化教育课程的背景之下，新课程改革理念越来越融入生活与学习的方方面面，新教材逐步的显现出强大影响力。（三）灵活性强，助力课程目标达成 随着教育制度体系的改革，通过新时代新教材内容的融入，教师不断地革新教学手段，整合线上以及线下的教育资源内容，可以为物理课堂增添新的活力与生机。
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专题强化　核反应类型　动量守恒定律和能 量守恒定律在核反应中的应用
探究重点 提升素养 / 课时对点练
1.了解四种核反应的特征，会根据质量数守恒和电荷数守恒书写 核反应方程.　2.熟练掌握核能的计算方法.3.学会结合动量守恒定律和能量守恒定律解决核反应相关问题.
1.四种核反应的理解(1)衰变：放射性元素的原子核自发放出某种粒子后变成新的原子核的变化.
(2)原子核的人工转变：用人工的方法，使原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程.
(3)核裂变：一个重核分裂成两个中等质量的核，这样的核反应叫作核裂变.
(2)在核反应方程中，质量数和电荷数是守恒的；在解有关力学综合问题时，还有动量守恒和能量守恒.
　(2021·汕头市高二期末)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列关于核反应方程的说法正确的是：
在下列描述核反应的方程中，属于α衰变的是___，属于β衰变的是______，属于核裂变的是____，属于核聚变的是____.(填正确答案前的字母)
核裂变是指一些质量较大的原子核，如铀、钍和钚等在吸收一个中子后分裂成两个或多个质量较小的原子核，同时放出多个中子和很大能量的过程，E项符合要求；核聚变是指两个轻原子核结合成质量较大的原子核并释放大量能量的过程，F项符合要求；D项属于人工核转变的方程.
　(2021·淮安市期中)嫦娥四号探测器上安装了一块核电池，利用放射性同位素发射的高能射线照射热电元件，将热能转化为电能，符合这种核电池原理的核反应方程是
该方程为轻核聚变方程，A错误；该方程为原子核的人工转变方程，B错误；该方程为放射性同位素的α衰变方程，C正确；该方程为重核裂变方程，D错误.
二、动量守恒定律和能量守恒定律在核反应中的应用
动量守恒定律和能量守恒定律作为力学的两大规律，不仅适用于宏观物体的相互作用，也适用于微观粒子的相互作用.原子核的衰变、人工核转变、核聚变反应中同样遵循动量守恒和能量守恒.
　英国物理学家考克饶夫和爱尔兰物理学家瓦尔顿建造了一台粒子加速器，他们获得了高速运动的质子，用来轰击静止的锂原子核(　 )，形成一个不稳定的复合核后分解成两个相同的原子核.(1)写出核反应方程式；
(2)已知质子的质量为m，初速度为v0，反应后产生的一个原子核速度大小为1.5v0，方向与质子运动方向相同，求反应过程中释放的核能.(设反应过程释放的核能全部转变为动能)
核反应过程，动量守恒mv0＝4m·1.5v0＋4mv根据能量守恒定律
(1)写出铀核的衰变反应方程；
(2)算出该衰变反应中释放出的核能；
质量亏损Δm＝mU－mα－mTh＝0.005 9 uΔE＝0.005 9×931.5 MeV≈5.50 MeV
答案　5.50 MeV　
(3)若释放的核能全部转化为新核的动能，则α粒子的动能为多少？
答案　5.41 MeV
衰变前后系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等、方向相反，即pTh＋(－pα)＝0
由能量守恒得EkTh＋Ekα＝ΔE所以α粒子获得的动能
计算核能的常用方法1.根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能.2.根据1 u相当于931.5 MeV能量来计算.3.在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能全部转化为生成的新核和新粒子的动能.
(1)写出核反应方程；
(2)求核反应中释放的核能；
答案　3.26 MeV
两个氘核发生反应的质量亏损Δm＝2×2.013 6 u－1.008 7 u－3.015 0 u＝0.003 5 u释放的核能为ΔE＝0.003 5×931.5 MeV≈3.26 MeV
(3)在两氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能.
答案　2.97 MeV　0.99 MeV
可得p1和p2大小相等，方向相反.根据p＝mv
又mHe＝3mn故有Ekn＝3EkHe由能量守恒定律得Ekn＋EkHe＝ΔE＋2EkH代入数据解得Ekn＝2.97 MeVEkHe＝0.99 MeV
1.(2021·海原县第一中学高二期末)关于下列核反应方程的说法正确的是
2.(2022·云南模拟预测)下列核反应方程中，属于太阳内部核聚变反应的方程是
选项A是α衰变方程；选项B是原子核的人工转变方程；选项C是重核裂变方程；选项D是轻核聚变方程，也是太阳内部核聚变反应，故选D.
3.(2021·湖州市高二期末)放射性同位素在工业、医疗、生物技术等领域都具有广泛应用，下列四个核反应方程中属于生成人工放射性同位素的是
不存在于自然界中，是1934年约里奥—居里夫妇用α射线轰击铝箔时发现的放射性同位素，属于生成人工放射性同位素的核反应，故A符合题意；
该反应是氢核的聚变，不属于生成人工放射性同位素的核反应，故D不符合题意.
4.(多选)2017年1月9日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖.大多数原子核发生反应的过程中都伴随着中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β衰变等.下列关于核反应的说法正确的是
根据质能方程，质量减少而放出的能量E＝(7.016 929 u＋me－7.016 004)×9.31×102 MeV＞0.86 MeV，为释放的核能，不是锂核获得的动能，B错误；
A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
静止的铀核在α衰变过程中，满足动量守恒的条件，根据动量守恒定律得pTh＋pα＝0，即钍核的动量和α粒子的动量大小相等，方向相反，选项B正确；
半衰期的定义是统计规律，对于一个原子核不适用，选项C错误；铀核在衰变过程中有一定的质量亏损，故选项D错误.
A.核反应后氦核与中子的动量相同B.该核反应释放的能量为E＝(m2＋m3－2m1)c2
两个氘核以相等的动能Ek对心碰撞，根据动量守恒定律知，反应前的总动量为零，则反应后总动量为零，即氦核和中子的动量大小相等，方向相反，故A错误；根据爱因斯坦质能方程得ΔE＝Δmc2＝(2m1－m2－m3)c2，故B错误；
(1)这一核反应是吸收能量还是放出能量？相应的能量变化为多少？
答案　吸收能量　1.2 MeV　
质量亏损Δm＝mN＋mHe－mO－mp＝(14.007 53＋4.003 87－17.004 54－1.008 15) u＝－0.001 29 uΔE＝－0.001 29×931.5 MeV≈－1.2 MeV负值说明这一核反应吸收能量，其能量变化了1.2 MeV.
答案　8.9×107 m/s
根据动量守恒定律有mHev0＝mpvp＋mOvO代入数据解得vp＝8.9×107 m/s
(2)求镭核衰变放出的能量；
答案　6.05 MeV　
该反应中质量亏损为Δm＝mRa－mRn－mα＝(226.025 4－222.016 3－4.002 6) u＝0.006 5 u释放出的核能ΔE＝Δm×931.5 MeV≈6.05 MeV
(3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能，求放出粒子的动能.
答案　5.94 MeV
衰变的过程中动量守恒，若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能，规定 核运动的方向为正方向，则mαv1－mRnv2＝0
10.(2021·常州市高二阶段练习)用速度大小为v的中子轰击静止的锂核( )，发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7∶8，中子的质量为m，质子的质量可近似看作m，光速为c.(1)写出核反应方程；
由题意可得，该核反应方程为
(2)求氚核和α粒子的速度大小；
由动量守恒定律得mv＝－3mv1＋4mv2由题意得v1∶v2＝7∶8
(3)若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求该反应的质量亏损.
氚核和α粒子的动能之和为
根据能量守恒定律，释放的核能为
(2)忽略衰变放出光子的动量，求α粒子的动能Ek.
12.(2021·江苏启东中学高二月考)一个静止的母核发生α衰变，产生的α粒子和子核的动能之和称为这个母核的α衰变能.(1)若在一次α衰变中静止的母核放出的α粒子动能为E，又知α粒子质量为m，子核Y的质量为M，求母核的α衰变能；
原子核衰变过程中，由动量守恒定律得0＝mv1－Mv2